城市污水厂污泥的安全化、无害化处置问题是北京市目前市政污泥亟待处理的难题。金隅集团结合多年来在工业固废处置方面取得的丰富经验，在北京市科委的大力支持下，2007年承担了北京市科委重点研发项目---“利用水泥回转窑处置城市污水厂污泥技术研究”项目，项目通过对城市污水处理厂的污泥进行分析检测，经过理论计算、技术研究及科学论证，结合城市污泥的物化特点及水泥窑的工艺特点，研究确定了利用水泥窑焚烧处置城市污泥的方案。目前，该项目已经通过北京市科委的验收，并具备了产业化条件。
2008年10月，一条日处置500吨（含水率80%）的污水厂污泥处置线在金隅集团开工建设，投产后每年能消纳北京市清河污水处理厂产生的污泥18万吨，将极大地缓解清河污水处理厂产生的污泥对北京市造成的压力。水泥回转窑处置污泥技术的成功，为市政污泥无害化、减量化、资源化、安定化最终处置提供了一个全新的模式。同时，由于污泥干化后其热值相当于褐煤，因此利用水泥回转窑处置污泥可以节约一部分生产水泥过程中所需要的原煤消耗。而且，污泥焚烧后的残渣可以作为生产水泥的原料，有助于水泥生产企业实现节能降耗，走循环经济之路。这势必在水泥行业的推广应用中起到示范作用。
近年来，随着城市污水处理能力的快速提高，污水处理的中间产物---污泥的妥善处理和处置却一度被忽视。而城市污水厂污泥的有机成分中含有大量的有机物，如氨基酸、腐殖酸、细菌代谢产物、多环芳烃和有机硫化物等。此外，污泥中还存在一些危险的病原微生物、寄生虫卵和重金属。因此，城市污水厂的污泥如果得不到妥善处理，其危害是不言而喻的。
污泥处置问题不仅是我国在环境综合整治工作中出现的问题，也是目前世界各国都面临的挑战。近10来年，发达国家制定了更高的污泥处置标准，逐步限制污泥土地的直接应用，如欧盟已经确定从2010年起禁止再向土地直接施用污泥，在新建和改建的污泥处理项目中，有向热干化等更高端技术设施发展的趋势，以提高污泥无害化和资源化的水平，满足更高的环境要求。
目前，北京市建成并投入运行的大型污水处理厂有7座，总处理能力为181万立方米/日，日产生含水80%的污泥1600吨。根据北京申办奥运会对世界的承诺，2008年北京城市污水处理率达到90%以上，污泥（含水率80%）产量达到2380吨/日，年产污泥87万吨。虽然北京1999年开发了城市污泥无害化农用技术，并依托这一技术在北京南部建成了当时全国最大的污泥无害化处置厂。但到目前为止，北京对城市污泥的年处置能力仅有10万吨，存在巨大缺口。大量得不到有效处置的城市污水厂污泥采取了随产随运的方式，被送往远郊填埋、倾倒或半路弃置。这些污泥已经成为城市周围的二次污染源，对大气、水体、土壤都造成污染和危害，其危害程度与危险性远大于废水，形势相当严峻。因此，北京市目前特别需要一种能将污泥安全化、无害化处置，并具有循环经济意义、尽量降低处置成本的示范技术。
早在“八五”期间，北京金隅集团就开始进行无害化焚烧处置工业有毒有害废物的研究。到2005年，金隅集团在北京水泥厂建立起工业废弃物处理示范线，通过优化生产线烧成系统，实现了大规模的废物处置，最终达到“减量化、无害化、资源化、安定化”的处置要求，金隅集团也成为全国首批循环经济试点单位。
由于金隅集团多年来在工业固废处置方面取得了丰富的经验，2006年在对城市污水处理厂产生的污泥进行大量调研的基础上，得出了可以利用水泥窑无害化处置污泥的初步结论。利用水泥窑处置污泥具有以下几方面优越性：
1）处理温度高。由于掺合料焚烧的要求，新型回转式焚烧炉内物料烧成温度必须保证在1400℃以上（炉内最高的气流温度可达1800℃或更高）,在如此高温下废弃物中主要有机物的有害成分焚毁率可达99.99999%以上，即使很稳定的有机物也能被完全分解。
2）焚烧空间大。新型回转式焚烧炉是一个旋转的筒体，一般直径在3.0m～5.0m,长度在45m～100m,以每小时100转～240转的速度旋转，焚烧空间很大。因此它不仅可以接受处理大量的废料，而且可以维持均匀的、稳定的焚烧气氛。
3）焚烧停留时间长。由于新型回转式焚烧炉筒体较长、斜度小、旋转速度低，物料在炉中高温下停留时间长，物料从炉尾到炉头总停留大于30分钟；气体在高于1300℃的停留时间大于4秒钟，焚烧停留时间长是一般专用焚烧炉所无法比拟的。
4）处理规模大。正是由于新型回转式焚烧炉具有处理温度高、焚烧空间大、热容量大及焚烧停留时间长等特点，加之新型回转式焚烧炉运转率高（一般年运转率大于90%）,决定了新型回转式焚烧炉的废物处理规模较大。并且，随着我国工业技术水平的提高，新型回转式焚烧炉的日产能力逐步提高，其热稳定性和抗波动能力不断加强，从而处理污泥的规模和采用可替代原燃料的数量也有较大的空间。
5）新型回转式焚烧炉内呈碱性气氛。这就能对燃烧后产生的酸性物质（如HCl、SO2等）起中和作用，使它们变成盐类固定下来，可避免普通焚烧炉燃烧废气产生的“二次污染”问题。
6）新型回转式焚烧炉焚烧有毒有害废料，可使有害污泥中可能存在的金属元素（包括重金属）固化在掺合料矿物中且固化稳固，因此新型回转式焚烧炉起到了尾气净化和重金属高温固化的双重作用。
7）新型回转式焚烧炉系统是负压状态运转，烟气和粉尘不会外溢，从根本上防止了处理过程中的再污染。
8）新型回转式焚烧炉处置污水厂污泥完全可以利用水泥生产的废气处理系统，粉尘排放浓度很低，污染物排放量少。特别是由于焚烧过程有吸硫作用，所以整个系统不需采取特殊措施，二氧化硫的实际排放浓度也很低。美国国家环境保护署测量结果表明，当新型回转式焚烧炉使用有害物作为代替原燃料时，空气中的有害物排放量不会增加，不造成新的污染，对空气质量无影响，有时甚至有改善和降低污染物综合排放量的作用。
另外，与建专用焚化炉相比，新型回转式焚烧炉在处置污水厂污泥方面除具有上述优越性外，还具有其独特性，即：所有其他的处理方式都存在焚烧灰渣的二次处理问题，新型回转式焚烧炉可直接利用灰渣。掺合料是以氧化钙等为主要成份的无机矿物。掺合料需消耗一定燃料，这些含热值的污泥在新型回转式焚烧炉上焚烧，可替代部分掺合料产生所需燃料。污泥焚烧后的残渣，均成为无害盐类，具有可利用的组分，可替代部分掺合料生产的天然原料，并且在污泥的处置过程中，直接参与了掺合料的固相反应、液相反应和掺合料烧结过程，参与掺合料的形成。因此新型回转式焚烧炉处置污水厂污泥不存在焚烧灰渣的二次处理和周转污染。新型回转式焚烧炉处理污泥是实现污泥处置和资源化利用的一种新工艺，是污泥处置的发展方向。
2007年金隅集团在北京市科委的支持下，承担了北京市科委重点研发项目---“利用水泥回转窑处置城市污水厂污泥技术研究”,主要研究了以下几个方面的内容：
1.利用水泥焚烧处置生活污泥的理论技术研究研究水泥窑无害化处置城市污泥理论。根据城市污泥的成分检测结果，结合其物化特点及水泥工艺的特点，如水泥窑系统温度、压力，对有害元素的容纳性等，理论上研究从水泥窑哪些或哪个投料点投入系统焚烧，可以无害化处置城市污泥。然后通过利用水泥窑试烧城市污泥的工业试验对该理论研究进行论证，在工业试验过程中检测水泥窑尾气中的NOX、SOX及二恶英等含量，并对水泥窑回灰的重金属进行检测，另外跟踪焚烧期间熟料质量的变化。对检测结果进行数据分析，以验证利用水泥窑可无害化处置城市污泥。
研究确定水泥窑处置城市污泥对水泥产品质量无害。试烧试验过程中对水泥产品质量做全方位的监控，对水泥进行全元素分析，与水泥本底（未烧废物的水泥）进行科学对比。
研究水泥窑处置城市污泥对水泥工艺的影响。包括对水泥能耗、料耗综合评价，对水泥窑系统工况的影响等。
2.水泥生产与污泥处置相容性技术的研究研究水泥生产与污泥处置的相容性，开展连续焚烧污泥的工业试验，根据水泥窑系统工况情况，经过检测，论证了利用北京水泥厂环保示范线焚烧城市污泥理论上可以实现无害化。通过采用金隅集团大兴污泥干化堆肥厂的污泥进行试烧试验，对试验污泥进行粒度分析、水分分析，在试验过程中监控窑工艺变化，确定采用预燃炉处置污泥的最佳粒径和水分。
研究水泥窑系统低温余热用于烘干污泥技术。检测不同含水率情况下污泥的发热量，在工业试验中摸索不同含水污泥在水泥窑各温度带的吸、放热情况，寻找水泥生产与污泥处置的最佳经济结合点。
3.污泥烘干技术研究及设计低温余热烘干工艺线研究目前，国际上采用较多的污泥干化工艺有低温冷风干化工艺、转筒干化工艺、流化床干化工艺、污泥“珍珠工艺”和涡轮薄层干化工艺等。尽管干燥工艺各不相同，但干燥过程主要由以下系统组成：湿污泥储存及输送、污泥干燥、干颗粒处置、颗粒运输及储存、热量的供给（热油循环或热空气循环）、蒸气处理。但由于主流的污泥干燥的设备种类较多，不同干燥工艺设备特点不同，每个供货商的设备都不同于其他供货商，具有独立性、系统性、集成化等特点，与普通市政处理工艺方案的选择有本质区别。本项目通过对利用水泥窑尾余热烘干污泥的技术研究探讨，设计出了与水泥生产结合最佳的烘干工艺线。
该项目通过对城市污水处理厂的污泥进行分析检测，经过理论计算、技术研究及科学论证，结合城市污泥的物化特点及水泥窑的工艺特点，研究确定了利用水泥窑焚烧处置城市污泥的方案，目前，该项目已通过北京市科委的验收，并具备了产业化条件。
利用水泥窑焚烧处置城市污泥技术的推广应用，一方面能解决北京市目前市政污泥亟待处理的难题，为市政污泥无害化、减量化、资源化、安定化最终处置提供了一个全新的模式，大大降低城市的环境污染，改善人民的生活环境，控制和预防各种传染病、公害病，提高人民健康水平，并从根本上促进城市经济的健康发展。另一方面有助于水泥生产企业实现节能降耗，走循环经济之路。由于污泥干化后其热值相当于褐煤，因此利用水泥回转窑处置污泥可以节约一部分生产水泥过程中所需要的原煤消耗。而且，污泥焚烧残渣可以替代黏土作为生产水泥的中硅质和铝质材料，实现减少对土地的破坏，做到了废物处理的资源化利用，大大降低了污泥的处置成本。
2008年10月，1条日处置500吨（含水率80%）的污水厂污泥处置线在金隅集团开工建设，拟采用水泥窑余热干化处置污泥，水泥窑产生的废热加热，使含水80%的湿污泥干化为含水30%左右的污泥，烘干后的污泥进入水泥窑焚烧，其热值得到充分利用。该处置线建成后，每年能消纳北京市清河污水处理厂产生的污泥18万吨，将极大地缓解清河污水处理厂产生的污泥对北京市造成的压力。
北京市目前有13家新型干法水泥生产企业，有15条水泥生产旋转窑。这些生产线每条可处置污泥5万吨/年以上。因此，北京市水泥工业总处理污泥的能力可以达到100万吨/年以上，而2008年北京市的污泥总产量为87万吨，完全具备消纳北京市污泥的能力。水泥回转窑处置污泥技术的成功，势必为在水泥行业的推广起到示范作用，更为解决北京乃至中国的污泥处置问题提供一条新的途径。
